井壁與凍結壁共同作用下外層井壁受力特征分析.pdf

1、凍結立井井筒施工安全主要在于凍結壁的穩(wěn)定性，開展凍結壁變形特征研究對凍結法鑿井安全具有十分重要的意義。目前深井井壁砌筑后凍結壁穩(wěn)定性力學分析模型很多，但很少考慮泡沫板作用，僅考慮凍結壁與井壁相互作用。實際情況，外層井壁澆筑初期，泡沫板作為獨立結構存在于凍結壁與井壁之間，凍結壁變形過程定伴隨著泡沫板受力變形。本文以淮南顧北礦副井控制黏土層為研究背景，通過室內(nèi)試驗、理論分析以及現(xiàn)場監(jiān)測相結合的方法，對外層井壁、泡沫板和凍結壁三者之間的共同作

2、用進行分析，研究了外層井壁的受力特征。
　　室內(nèi)試驗得出:黏土低溫抗壓強度、彈模以及泊松比與溫度呈線性變化關系;凍結黏土導熱系數(shù)增大;封閉條件下黏土的凍脹率和凍脹力與時間的關系可用指數(shù)函數(shù)描述。聚苯乙烯泡沫板單軸壓縮的應力-應變關系曲線經(jīng)歷大致可以分為:近似線性壓縮階段、非線性壓縮階段和剛性階段;當被壓縮到其初始厚度的73％左右時，彈性模量不斷增大;當泡沫板被壓縮至原來厚度的96％左右，泡沫板接近于剛體;其屈服強度為0.11～0.

3、16MPa;泡沫板厚度越大屈服強度越大，曲線較平緩。通過現(xiàn)場監(jiān)測，獲得了外層井壁凍結壓力、環(huán)筋和徑向混凝土受力隨時間變化規(guī)律。分析結果表明:凍結黏土的黏度系數(shù)對凍結壓力增長速率有影響，黏度系數(shù)越大，凍結壓力增長越緩慢;在穩(wěn)定蠕變凍結壁中，泡沫板不僅降低凍結壓力增長速率而且降低凍結壓力;在不穩(wěn)定蠕變凍結壁中，泡沫板僅僅降低凍結壓力增長速率。
　　本文獲得黏土層凍結壁與井壁共同作用的一些簡單規(guī)律，并得到凍結壁與井壁相互作用計算模型，更